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沉淀澄清技术

作者:北京水处理发布时间:2010-07-22

 沉淀澄清技术 .(1)机械搅拌澄清池
      机械搅拌加速澄清池是将混合、絮凝和澄清工艺组建在一个池子内,并采用机械搅拌使活性泥渣呈循环回流方式,促使泥渣和原水接触起絮凝作用,提高澄清的效果。主要由第一、二反应室和分离室组成。经投药后的原水进入第一、二反应室后与回流泥渣接触,结成大而重的絮凝体,在分离室内分离澄清后出流。机械搅拌装置为变速电机带动的叶轮和叶片,叶轮提升水流,叶片搅拌加速混凝反应。该池优点是,对水量、水质变化适应性较强,耗矾率低,净化效率较高,而且运行管理方便。
      中国市政工程中南设计院于1964年在武汉肉联厂给水工程设计中首次开始应用这项技术,1965年投产后,获得了满意的成果。1963年北京市政设计院在北京水源六厂设计了大型机械搅拌加速澄清池,单池直径为24m设计水量为32400 m3/d,1965年建成投产后效果良好,并编制了全国标准图集。
      1972年抚顺市市政工程设计院作了改进,将三角配水槽改为蘑菇喇叭形进水口;改大池下部斜壁倾角、缩小池底直径,以利排泥,改进搅拌叶轮为爪形,提高搅拌效果等。处理低温低浊度水,效果一直稳定良好。以后,上海市政工程设计院、中国市政工程中南设计院在池型结构上均有改进。如上海嘉定水厂设计中在池中加设了斜板;汉口堤角水厂加设蜂窝斜管,都提高了水量。
      中国市政工程西南设计院曾为泸州天然气工厂工程设计的直径为36m的、单池水量为3650 m3/h的辐射式、机械搅拌加速澄清池,曾获建设部70年代优秀设计一等奖。沉淀澄清技术 .
      (2)斜管沉淀池
      斜管沉淀技术是根据美国哈真(Hazen)提出的“颗粒沉降速度与沉淀面积有关,而与池深无关”的浅层沉淀的原理,1945年由甘布(Camp)提出了层格沉淀池的方案,1964年汉逊(Hanson)发展为“斜管沉淀”的设计池型。1969年国内首先由中国市政工程中南设计院开始进行试验研究,于1972年在武汉国棉一厂建成第一座规模2万m3/d的斜管沉淀池。同时,上海市政工程设计院又在上海浦东水厂技术改造工程中进行生产性试验,证明效果十分明显。于是在全国给水水厂工程中被推广应用。斜管材料,一般用聚苯乙烯塑料或玻璃钢等加工制成,斜管断面多为六角形或山字形,内径为25~35mm,管长为1m,安装成倾角60°并做成1×1m块体,并用支架撑装在池内。斜管沉淀池设计上升流速采用2~3mm/s。为使池内水流的进、出水均匀,一般多采用中央底部进水渠对称配水方式,而出水则采用淹没式孔口集水槽或锯齿形堰集水槽。斜管沉淀池单组面积不宜过大,以每组处理能力在5万m3/d以下为宜,如果斜管沉淀池的表面负荷较大、且沉泥集中时,可采用往复式底部刮泥机或旋转式底部刮泥机进行连续排泥,以保证沉淀效果。
      斜管沉淀池沉淀效率高、耗矾量低、投资省、占地少、管理方便,特别适用于旧厂挖潜改造工程。但还存在耐冲击负荷较差,蜂窝斜管管材耐用性有待提高等缺点。
      斜管沉淀池在推广过程中不断有所改进。在型式方面由异向流发展为同向流斜管沉淀池,侧向流斜板沉淀池及翼片式斜板沉淀池以及加速澄清池、平流式沉淀池内加斜管(板)综合沉淀池等多种型式;适用范围也在不断地扩大与提高,不仅适用于净化中等浊度的原水水质,还能净化高浊度及低温、低浊度等原水。沉淀澄清技术 .
      (3)水力水旋式综合澄清池
      水力、水旋综合澄清池是中国市政工程西北设计院为汛期能处理高浊度水,非汛期又能处理低浊度水而设计的一种新型澄清池,它的特点是把处理低浊度水有较好效果的水力循环澄清池,和处理高浊度水有较好效果的水旋澄清池,取其两池的各自优点,有机地结合为一池,使一池二用,较好地解决了高浊度水与低浊度水处理间的矛盾。
      ①根据水射器所需进水压力和水旋要求的进水压力相同的特点,设置由池中部进水的高浊度水进水管;由底部进水的低浊度水进水管,以既解决泵房供水压力不变的要求;也解决两种水质进水管位置的不同需要,而且操作还比较简便。
      ②把水力循环池斜壁45°与高浊度水泥渣浓缩室的泥渣崩塌角45°~50°两者的相同特点统一起来,省去高浊度水的刮泥机,用斗式排泥代替。
      ③用压盖环、回流活门,调正高浊度水与低浊度水的不同反应时间和排泥的需要。
      该池型在黄河支流大通河上,1975年投入运行后,经多年运转和检测,原水含沙量在60kg/ m3左右,都能正常供水,出水浊度仍在30°以下。原水含沙量30kg/ m3以下及低温低浊水时,出水浊度可在20°以下。1985年评为甘肃省优秀设计。沉淀澄清技术 .
      (4)同向流斜板沉淀池
      1970年瑞典首先研制出同向流斜板沉淀池(国外称为兰美拉)后,我国也于1972年由天津市自来水公司、北京市市政设计院进行试验研究,很快在天津、北京、福州、南通、重庆等城市的设计、生产单位应用推广,并根据不同原水水质条件进行改进与提高。这种池的原理,是原水进入斜板单体水和沉泥一同向下流,沉泥借自重而下滑进入下部集泥区,澄清后的水则经分离区,由上部集水系统导流出池外。其构造主要由斜板、集水槽以及分割斜板单元体的肋条组成,其基本参数为,斜板间流速为20~25mm,沉降速度为0.3~0.6mm/s,斜板倾角为30°~40°,斜板长为2.0~2.5m,滑泥板倾角为60°,断面高度为35~50mm。这种同向流斜板沉淀池具有倾斜角度小、沉淀面较大,效率高,占地面积小,建设投资较低,且易于标准化、商品化等优点,同向流斜板沉淀池曾于1975年应用于北京田村净水厂一期工程设计,单池能力为8.64万m3/d,水源为团城湖水,1975年投产后,沉淀后出水浊度为5~7mg/1,沉淀效果良好。
      为解决板间积泥及集水系统堵塞问题,天津市自来水公司研究成功管式集水同向流沉淀池,能保证沿板宽均匀集水,采用小阻力方式集水,既能节省水头,又不扰动板间流态,使沉泥顺利连续滑入集泥区,便于清洗。沉淀澄清技术 .
      (5)侧向流斜板沉淀池
      侧向流(又称横向流)斜板沉淀池构造,是由多层斜板和骨架结构组成,在浅层池中按顺水流方向布置,使水中固、液分离各行其道,以提高沉淀效果。我国于1975年曾由成都市自来水公司和中国市政工程西南设计院为探索侧向流斜板沉淀池效果而进行过模型试验研究,后来又研制成组合式侧向流斜板型装置,其液面负荷达80~40 m3/㎡·h并获得专利。1976年北京市市政设计院,经过生产性试验,将成果用于北京水八厂水源井除砂工程中。
      1983年中国市政工程东北设计院在设计长春中日友好水厂净水工艺中,根据日本提供的技术资料及该水厂原有净水系统生产经验,首次采用了侧向流斜板沉淀池,设计规模为18万m3/d,后来又先后于1988、1989及1990年相继在吉林市三水厂、辽源水厂以及通化哈泥河水厂等工程设计中应用。
      侧向流斜板沉淀池是按浅层沉淀理论和同向流斜板沉淀特性。综合发展出来的新型斜板沉淀池,能适应水质变化、耐冲击负荷性能强、液面负荷高。它不需在斜板体上部设集水槽,更有利于旧有平流式沉淀池改造工程。沉淀澄清技术 .
      (6)气浮分离池
      气浮净水工艺技术,是加压溶气于水,使水中产生大量的微细而稳定的气泡,与杂质絮粒相粘附,造成比重小于水的絮凝体,而上浮水面,以达到固、液分离的目的。气浮池的优点是池形浅,结构简单,单位面积产水量高,固液分离时间短,泥渣含水量低,耗能较低、操作简易、适用于低温低浊度的、含藻类及有机物质较多的、污染质和色度较高的或溶解氧化的特种水质净化处理。
      80年代初,同济大学研制出Ts-78型低压高压溶气释放器的动力能耗比国外有较大的降低,其高效压力溶气罐的效率,表面负荷率、分离效果及池高等均达到国外先进技术水平。
      气浮水工艺应用中有气浮、接触过滤和气浮、侧向流斜沉淀、过滤两种工艺流程。
沉淀澄清技术 .      (7)纵向集水梯形斜板沉淀池
      1980年由北京市市设计院进行了模型试验和生产性试验,研究成果获国家发明三等奖。
      纵向集水梯形斜板沉淀池是沿斜板层间水流方向从两侧收集澄清水,采用纵向沿程集水方式,使沿程流量逐渐减少,沿程水流注速也不断地降低,使更多的沉降速度小的颗粒杂质集于沉淀池内,提高了沉淀效率。
      该池型构造主要由横断面呈梯形的斜板沉淀池是沿斜板层间水流方向从两侧收集澄清水,采用纵向沿程集水方式,使沿程流量逐渐减少,沿程水流流速也不断地降低,使更多的沉降速度小的颗粒杂质集于沉淀池内,提高了沉淀效率。
      该池型构造主要由横断面呈梯形的斜板体和纵向集水管组等构件组成的若干立体单元体及清水渠道、污泥浓缩室和排泥管组成。为防短流,采取在斜板组前、后采取封闭措施。这种沉淀池,解决了同向流板间积泥问题,简化了构造,节省了材料,而且管理方便。有关设计参数为,斜板为2m、倾角为40°、斜板间距为38mm、集水管直径为32mm、表面负荷率为25~50m3/㎡·h。适用于原水浊度<2000mg/1。1983年被北京市政设计院用于北京田村水厂二期工程。沉淀澄清技术 .
      (8)翼片斜板沉淀池
      翼片斜板沉淀池又称迷宫式斜板沉淀池,其构造原理是利用斜板上等间距镶嵌鳍板所形成的涡流,快速分离流动水中的絮凝物。斜板上翼片,将水流分为主流层流区、漩涡区、环流区,以及泥渣滑落区等。在水流速度较快的主流层流区内,絮凝物的沉降,取决于重力的大小,而流体阴力和惯性力则妨碍絮凝物的沉降;在漩涡区,絮凝物却受漩流波动的影响,而被输送到环流区;在环流区,作用于絮凝物的重力、流体阻力及惯性力等,均有助于絮凝物的沉淀。水流旋转速度为主流层流区的20%~25%,水流状态相对稳定,使该区内保持较高的分离率,因而翼片斜板沉淀池具有较高的沉淀效率,其表面负荷率可达10~14 m3/㎡·h。
      中国市政工程东北设计院,于1985年在哈尔滨市自来水公司第四水厂扩建工程中应用,并通过生产性试验研究获得成功,后又于1988年在该市第三水厂改扩建工程中推广应用,设计规模为30万m3/d。其主要设计参数为,斜板和翼片间主流区流速为24.5mm/s,斜板间距为105mm,斜板倾角为60°,总高度为3.64m,水流停留时间为6.5min。斜板采取挂装,方便拆卸和维修。该工程竣工投产后,效果良好。随后在四川、云南、广西也得到应用。沉淀澄清技术 .

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